发明名称 用于多阶金属化及互接结构之简化双重镶嵌法
摘要 一种具有较小布线间隔之互接结构的半导体装置,其系利用一种改良型双重镶嵌程序制造而成。其实施例,可在单一之蚀刻步骤中,同时形成导电管道和导电布线。
申请公布号 TW293149 申请公布日期 1996.12.11
申请号 TW084103212 申请日期 1995.04.01
申请人 高级微装置公司 发明人 林明仁;张绍尊;张运光;黄敬之;刘台凤
分类号 H01L21/311 主分类号 H01L21/311
代理机构 代理人 洪武雄 台北巿城中区武昌街一段六十四号八楼;陈灿晖 台北巿城中区武昌街一段六十四号八楼
主权项 1.一种可在基质上面形成导电布线和导电管道之方法,包括:(a)在该基质上面,形成第一绝缘层;(b)在该第一绝缘层上面,形成一蚀刻停止层;(c)在该蚀刻停止层上面,希望有该导电管道之第一位置处,形成第一开口;(d)在该蚀刻停止层上面形成第二绝缘层;(e)在该第二绝缘层上面,希望有该布线之第二位置处,形成槽沟,以及同时形成穿过该等第一开口和第一绝缘层之第二开口,该等槽沟与第二开口,系分别穿过该等第二绝缘层和第一绝缘层;以及(f)将导电材料,同时淀积至该等第二开口与槽沟内,而使该导电材料,完全将该等第二开口与该槽沟填满,该槽沟形成了上述之导电布线,以及该第二开口形成了上述之导电管道,此导电管道,能够在该等导电布线与基质间,提供电气上的连接。2.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第一绝缘层系氧化物层。3.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第二绝缘缘层系氧化物层。4.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该蚀刻停止层,系包含选自由氮化矽、氧氮化矽、或未搀杂之多晶矽所组成之群的一种材料,以及该等第一和第二绝缘层系氧化矽。5.如申请专利范围第1项所述之方法,其中在该蚀刻停止层内,形成该第一开口之步骤,包括:(a)在该蚀刻停止层上方,形成第一图样光罩层,使其第一光罩开口,与上述之第一开口对齐;(b)透过该光罩开口,蚀刻该蚀刻停止层之曝露部分,以便在该蚀刻停止层内,形成上述之第一开口;以及(c)移去上述之第一光罩层。6.如申请专利范围第1项所述之方法,尚包括步骤:在该第二绝缘层上面,形成该槽沟,以及同时形成穿过该等第一开口和第一绝缘层之第二开口之前,先在该第二绝缘层上方,形成第二图样光罩,其能与上述之第二位置平齐。7.如申请专利范围第6项所述之方法,尚包括步骤:于同时将某种导电材料,淀积至该等第二开口与槽沟内之前,先移去该第二光罩层。8.如申请专利范围第1项所述之方法,其中,在该第二绝缘层上面,形成该槽沟,以及同时形成穿过该等第一开口和第一绝缘层之第二开口的步骤,系利用蚀刻技术所完成。9.如申请专利范围第8项所述之方法,其中该蚀刻技术,系电浆蚀刻法。10.如申请专利范围第8项所述之方法,其中该蚀刻技术,系活性离子蚀刻法。11.如申请专利范围第8项所述之方法,其中该蚀刻技术,系单一蚀刻步骤。12.如申请专利范围第1项所述之方法,尚包括步骤:将该第二绝缘层抛光,而对该等导电布线和第二绝缘层,进行平面处理。13.如申请专利范围第12项所述之方法,其中该抛光步骤,系利用化机抛光技术所完成。14.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该导电材料为一种金属。15.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该导电材料,系包括选自由铝、钨、铜和其合金,附加或不附加某种黏合剂/障壁层组成之群的某种金属。16.一种可在基质上面形成导电布线和导电管道之方法,包括:(a)在该基质上面,形成第一绝缘层;(b)在该第一绝缘层上面,形成一蚀刻停止层;(c)在该蚀刻停止层上方,形成第一图样光罩层,其能与希望有该导电管道之第一位置处平齐;(d)透过该光罩开口,蚀刻该蚀刻停止层之曝露部分,以便在该蚀刻停止层内,形成上述之第一开口,此第一开口,系穿过该蚀刻停止层;(e)移去上述之第一光罩层;(f)在该蚀刻停止层上面,形成第二绝缘层;(g)在此第二绝缘层上面,形成第二图样光罩,其能与希望有布线之第二位置处平齐;(h)在该第二绝缘层上面之第二位置处,形成槽沟,以及同时形成穿过该等第一开口和第一绝缘层之第二开口,该等槽沟与第二开口,系分别穿过该等第二绝缘层和第一绝缘层;(i)移去上述之第二光罩层;以及(j)将某种导电材料,同淀积至该等第二开口与槽沟内,而使该导电材料,完全将该等第二开口与槽沟填满,该槽沟形成了上述之导电布线,以及该第二开口形成了上述之导电管道,此导电管道,能够在该等导电布线与基质间,提供电气上的连接。17.如申请专利范围第16项所述之方法,其中该第一绝缘层系氧化物层。18.如申请专利范围第16项所述之方法,其中该第二绝缘层系氧化物层。19.如申请专利范围第16项所述之方法,其中该蚀刻停止层,系包含选自由氮化矽、氧氮化矽、或未搀杂之多晶矽所组成之群的一种材料,以及该等第一和第二绝缘层系氧化矽。20.如申请专利范围第16项所述之方法,其中同时在该第二绝缘层上面,形成该槽沟,以及形成穿过该等第一开口和第一绝缘层之第二开口的步骤,系利用单一蚀刻技术所完成。21.如申请专利范围第20项所述之方法,其中该蚀刻技术,系电浆蚀刻法。22.如申请专利范围第20项所述之方法,其中该蚀刻技术,系活性离子蚀刻法。23.如申请专利范围第16项所述之方法,尚包括步骤:将该第二绝缘层抛光,而对该等导电布线和第二绝缘层,进行平面处理。24.如申请专利范围第23项所述之方法,其中该抛光步骤,系利用化机抛光技术所完成。25.如申请专利范围第16项所述之方法,其中该导电材料,系包括选自由铝、钨、铜和其合金,附加或不附加某种黏合剂/障壁层组成之群的某种金属。26.一种可在基质上面形成导电布线和导电管道之方法,包括:(a)在该基质上面,形成第一氧化物层;(b)在该第一氧化物层上面,形成一氮化矽层;(c)在该氮化矽层上方,形成具有第一光罩开口之第一图样光罩层,其能与一希望有该导电管道之第一位置处平齐;(d)导过该光罩开口,蚀刻该氮化矽层之曝露部分,以便在该氮化矽层内,形成上述之第一开口,此第一开口,系穿过该氮化矽层;(e)移去上述之第一光罩层;(f)在该氮化矽层上面,形成第二氧化物层;(g)在此第二氧化物层上面,形成第二图样光罩层,其能与希望有该布线之第二位置处平齐;(h)以单一蚀刻步骤,在该第二氧化物层上面之第二位置处,形成一槽沟,以及同时形成穿过该等第一开口和该第一氧化物层之第二开口,该等槽沟与第二开口,系分别穿过该等第二氧化物层和第一氧化物层;(i)移去上述之第二光罩层;以及(j)将某种导电材料,同淀积至该等第二开口与槽沟内,而使该导电材料,完全将该等第二开口与槽沟填满,该槽沟形成了上述之导电布线,以及该第二开口形成了上述之导电管道,此导电管道,能够在该等导电布线与基质间,提供电气上的连接,其中之导电材料,系包括选自由铝、铝基合金、和钨组成之群的某种金属。27.如申请专利范围第26项所述之方法,其中该蚀刻技术,系电浆蚀刻法。28.如申请专利范围第26项所述之方法,其中该蚀刻技术,系活性离子蚀刻法。29.如申请专利范围第26项所述之方法,尚包括步骤:可利用化机抛光平面技术,将该第二绝缘层抛光,而对该等导电布线和第二绝缘层,进行平面处理。30.一种可在基质上面形成导电布线和导电管道之方法,包括:(a)在该基质上面,形成第一绝缘层;(b)在该第一绝缘层上面,形成一蚀刻停止层;(c)在该蚀刻停止层上面,形成第二绝缘层;(d)在该第二绝缘层上面,希望有该导电管道之第一位置处,形成槽沟;(e)在该蚀刻停止层上面,以及在该第一绝缘层上面,希望有布线之第二位置处,形成第一开口,此第一开口,系穿过该等蚀刻停止层和第一绝缘层;以及(f)将某种导电材料,同时淀积至该等第一开口与槽沟内,而使该导电材料,完全将该等第一开口与槽沟填满,该槽沟形成了上述之导电布线,以及该第一开口形成了上述之导电管道,此导电管道,能够在该等导电布线与基质间,提供电气上的连接。31.如申请专利范围第30项所述之方法,其中该第一绝缘层和第二绝缘层系氧化物层。32.如申请专利范围第30项所述之方法,其中该蚀刻停止层,系包含选自由氮化矽、氧氮化矽、或未搀杂之多晶矽所组成之群的一种材料,以及该等第一和第二绝缘层系氧化矽。33.如申请专利范围第30项所述之方法,尚包括步骤有:在该第二绝缘层上面,形成槽沟之前,先在第二绝缘层上方,形成第一图样光罩,使其具有第一光罩开口,而能与上述之第一位置平齐。34.如申请专利范围第33项所述之方法,尚包括步骤:在同时将该导电材料,淀积至该等第一开口与槽沟内之前,先移去该第一光罩层。35.如申请专利范围第30项所述之方法,其中在该第二绝缘层上面,形成该槽沟的步骤,系利用第一蚀刻程序所完成。36.如申请专利范围第35项所述之方法,其中在该等蚀刻停止层和第一绝缘层内,形成该第一开口之步骤,包括:(a)在该蚀刻停止层上方,形成第二图样光罩层,使其第二光罩开口,能与上述之第二位置对齐;(b)使用第二蚀刻程序,蚀刻该蚀刻停止层之曝露部分;(c)随继使用上述之第二蚀刻程序,透过该光罩开口,移去该第一绝缘层,以便在该等蚀刻停止层和第一绝缘层内,形成上述之第一开口;以及(d)移去上述之第二光罩层。37.如申请专利范围第36项所述之方法,其中该第一蚀刻程序和该第二蚀刻程序技术,系电浆蚀刻法。38.如申请专利范围第36项所述之方法,其中该第一蚀刻程序和该第二蚀刻程序技术,系活性离子蚀刻法。39.如申请专利范围第38项所述之方法,其中该第一蚀刻程序,相对于该蚀刻停止层,比起该第二蚀刻程序技术,系具有较高的选择性。40.如申请专利范围第30项所述之方法,尚包括步骤:将该第二绝缘层抛光,而对该等导电布线和第二绝缘层,进行平面处理。41.如申请专利范围第40项所述之方法,其中该抛光步骤,系利用化机抛光技术所完成。42.如申请专利范围第30项所述之方法,其中该导电材料,系包括选自由铝、钨、铜和其合金,附加或不附加某种黏合剂/障壁层组成之群的某种金属。43.一种可在基质上面形成导电布线和导电管道之方法,包括:(a)在该基质上面,形成第一氧化物层;(b)在该第一氧化物层上面,形成一蚀刻停止层;(c)在该蚀刻停止层上方,形成第二氧化物层;(d)在该第二氧化物层上方,形成第一图样光罩层,其具有第一光罩开口,而能与一希望有导电管道之第一位置处平齐;(e)使用第一蚀刻程序,在该第二氧化物层上面,希望有蚀刻之第一位置处,形成一槽沟;(f)在该蚀刻停止层上面,以及在该第一绝缘层上面,希望有管道之第二位置处,形成第一开口,此第一开口,系穿过该等蚀刻停止层和第一绝缘层;(g)移去上述之第一光罩层;以及(h)将某种导电材料,同时淀积至该等第一开口与槽沟内,而使该导电材料,完全将该等第一开口与槽沟填满,该槽沟形成了上述之导电布线,以及该第一开口形成了上述之导电管道,此导电管道,则能够在该等导电布线与基质间,提供电气上的连接。44.如申请专利范围第43项所述之方法,其中该蚀刻停止层,系包含选自由氮化矽、氧氮化矽、或未搀杂之多晶矽所组成之群的一种材料,以及该等氧化层系氧化矽。45.如申请专利范围第43项所述之方法,其中在该等蚀刻停止层和第一绝缘层内,形成该第一开口之步骤,包括:(a)在该蚀刻停止层上方,形成第二图样光罩层,使其第二光罩开口,能与上述之第二位置对齐;(b)使用第二蚀刻程序,蚀刻该蚀刻停止层之曝露部分;(c)随继使用上述之第二蚀刻程序,透过该光罩开口,移去该第一绝缘层,以便在该等蚀刻停止层和第一绝缘层内,形成上述之第一开口;以及(d)移去上述之第二光罩层。46.如申请专利范围第45项所述之方法,其中该第一蚀刻程序和第二蚀刻程序技术,系电浆蚀刻法。47.如申请专利范围第45项所述之方法,其中该等第一蚀刻程序和第二蚀刻程序技术,系活性离子蚀刻法,以及该第一蚀刻程序,相对于该蚀刻停止层,比起该第二蚀刻程序技术,系具有较高的选择性。48.如申请专利范围第43项所述之方法,尚包括步骤:利用化机抛光平面技术,将该第二绝缘层抛光,而对该等导电布线和第二绝缘层,进行平面处理。49.如申请专利范围第43项所述之方法,其中该导电材料,系包括选自由铝、钨、铜和其合金,附加或不附加某种黏合剂/障壁层组成之群的某种金属。50.一种可在基层上面形成导电布线和导电管道之方法,包括:(a)在该基质上面,形成一绝缘层;(b)在该绝缘层上面,希望有该导电布线之第一位置处,形成一槽沟;(c)在该绝缘层上面,形成一蚀刻停止层;(d)在该槽沟内部,该蚀刻停止层上面,希望有导电管道之第二位置处,形成第一开口,此开口,系穿过该蚀刻停止层,但并未进入该绝缘层;(e)使用该蚀刻停止层,做为一硬光罩,在该绝缘层上面,希望有该导电管道之第二位置处,位于该第一开口下方,形成第二开口;(f)移去该蚀刻停止层;以及(g)将某种导电材料,同时淀积至该等第二开口与槽沟内,而使该导电材料,完全将该等第二开口与槽沟填满,该槽沟形成了上述之导电布线,以及该第二开口形成了上述之导电管道,此导电管道,能够在该等导电布线与基质间,提供电气上的连接。51.如申请专利范围第50项所述之方法,其中该绝缘层系氧化物层。52.如申请专利范围第50项所述之方法,其中该蚀刻停止层,系包含选自由氮化钛、未搀杂之多晶矽、和氮化矽所组成之群的一种材料,以及该绝缘层系氧化矽。53.如申请专利范围第50项所述之方法,其中在该绝缘层上面,形成该槽沟之步骤,包括:(a)在该绝缘层上方,形成第一图样光罩层,使其具有第一光罩开口,能与上述之第一位置对齐;(b)使用第一蚀刻程序,透过该等一光罩开口,蚀刻该绝缘层之曝露部分,以形成该槽沟;(c)移去上述之第一图样光罩层。54.如申请专利范围第53项所述之方法,其中在该蚀刻停止层内,形成该第一开口,以及在该绝缘层内,形成该第二开口之步骤,包括:(a)在该蚀刻停止层上方,该槽沟内部,形成第二图样光罩层,使其第二光罩开口,能与上述之第二位置对齐;(b)使用第二蚀刻程序,蚀刻该蚀刻停止层之曝露部分;(c)移去上述之第二光罩层;以及(d)采用第三蚀刻程序,以该蚀刻停止层,做为一硬光罩,蚀刻该绝缘层之曝露部分。55.如申请专利范围第54项所述之方法,其中该第一、第二、和第三蚀刻程序技术,系电浆蚀刻法。56.如申请专利范围第54项所述之方法,其中之第一、第二、第三蚀刻程序技术,系活性离子蚀刻法。57.如申请专利范围第56项所述之方法,其中该第一蚀刻程序,相对于该蚀刻停止层,比起该第二蚀刻程序技术,系具有较高的选择性。58.如申请专利范围第50项所述之方法,尚包括步骤:将该绝缘层抛光,而对该等导电布线和绝缘层,进行平面处理。59.如申请专利范围第58项所述之方法,其中该抛光步骤,系利用化机抛光平面技术所完成。60.如申请专利范围第50项所述之方法,其中该导电材料,系包括选自由铝、铝基合金和钨、铜和其合金,附加或不附加某种黏合剂/障壁层组成之群的某种金属。61.一种可在基质上面形成导电布线和导电管道之方法,包括:(a)在该基质上面,形成一氧化物层;(b)在该绝缘层上方,形成第一图样光罩层,具有第一光罩开口,能与希望有导电布线之第一位置处平齐;(c)使用第一蚀刻程序,透过该第一光罩开口,蚀刻该绝缘层之曝露部分,以便形成一槽沟;(d)移去上述之第一图样光罩层;(e)在该氧化物层上面,形成一蚀刻停止层;(f)在该蚀刻停止层内,希望有该导电管道之第二位置处,位于该槽沟内部,形成第一开口,此开口系穿过该蚀刻停止层,但并未进入该氧化物层;(g)以该蚀刻停止层,做为一硬光罩,在该氧化物层内希望有该导电管道之该第二位置处,在该第一开口下方,形成第二开口;(h)移去上述之蚀刻停止层;以及(i)将某种导电材料,同时淀积至该等第二开口与槽沟内,而使该导电材料,完全将该等第二开口与槽沟填满,该槽沟形成了上述之导电布线,以及该第二开口形成了上述之导电管道,此导电管道,则能够在该等导电布线与基质间,提供电气上的连接。62.如申请专利范围第61项所述之方法,其中该蚀刻停止层,系包含选自由氮化钛、未搀杂之多晶矽、和氮化矽所组成之群的一种材料。63.如申请专利范围第61项所述之方法,其中,在该蚀刻停止层内,形成该第一开口,以及在该绝缘层内,形成该第二开口之步骤,包括:(a)在该蚀刻停止层上方,该槽沟内部,形成第二图样光罩层,使其第二光罩开口,与上述之第二位置对齐;(b)使用第二蚀刻程序,蚀刻该蚀刻停止层之曝露部分;(c)移去上述之第二光罩层;以及(d)采用第三蚀刻程序,以该蚀刻停止层,做为一硬光罩,蚀刻该绝缘层之曝露部分。98.如申请专利范围第63项所述之方法,其中该第一、第二、和第三蚀刻程序技术,系电浆蚀刻法。99.如申请专利范围第63项所述之方法,其中该第一、第二、或第三蚀刻程序技术,系活性离子蚀刻法,以及该第一蚀刻程序,相对于该蚀刻停止层,比起该第二蚀刻程序技术,系具有较高的选择性。100.如申请专利范围第61项所述之方法,尚包括步骤:利用化机抛光平面技术,将该绝缘层抛光,而对该等导电布线和绝缘层,进行平面处理。101.如申请专利范围第61项所述之方法,其中该导电材料,系包括选自由铝、钨、铜和其合金,附加或不附加某种黏合剂/障壁层组成之群的某种金属。102.一种可在基质上面形成导电布线和导电管道之方法,包括:(a)在该基质上面,形成第一绝缘层;(b)在该第一绝缘层上面,形成一蚀刻停止层;(c)在该蚀刻停止层上面,形成第二绝缘层;(d)在该第二绝缘层上面,希望有导电管道之第一位置处,形成开口,此开口系穿过该第二绝缘层,但并未进入该蚀刻停止层;(e)同时在该第二绝缘层上面,希望有布线之第二位置处,形成槽沟,同时使该开口,延伸穿过该等蚀刻停止层和该第一绝缘层;以及(f)将某种导电材料,同时淀积至该等开口与槽沟内,而使该导电材料,完全将该等开口与槽沟填满,该槽沟形成了上述之导电布线,以及在该等蚀刻停止层和第二绝缘层内之开口,形成了上述之导电管道,此导电管道,能够在该等导电布线与基质间,提供电气上的连接。103.如申请专利范围第68项所述之方法,其中该第一绝缘层和第二绝缘层系氧化物层。104.如申请专利范围第68项所述之方法,其中该蚀刻停止层,系包含选自由氮化矽、氧氮化矽、和多晶矽所组成之群的一种材料,以及该等第一和第二绝缘层系氧化矽。105.如申请专利范围第68项所述之方法,尚包括步骤:在该第二绝缘层内,形成槽沟之前,先在该第二绝缘层上方,形成第一图样光罩,具有第一光罩开口,能与上述之第一位置平齐。106.如申请专利范围第71项所述之方法,尚包括步骤:移去该第一光罩,以及于同时透过该等蚀刻停止层和第一绝缘层,形成上述之导电管道之际,在该第二绝缘层内,形成该槽沟之前,先在该第二绝缘层上方,提供具有第二开口之第二光罩,使能与上述之第二位置平齐。107.如申请专利范围第68项所述之方法,其中在该在第二绝缘层内,形成该开口之步骤,系利用第一蚀刻方法所完成。108.如申请专利范围第73项所述之方法,其中同时于该等蚀刻停止层和第一绝缘层,形成导电管道之际,在该第二绝缘层内,形成槽沟之步骤,系利用第二蚀刻方法所完成。109.如申请专利范围第73项所述之方法,其中第一蚀刻程序和第二蚀刻程序技术,系电浆蚀刻程序。110.如申请专利范围第73项所述之方法,其中第一蚀刻程序和第二蚀刻程序技术,系活性离子蚀刻程序。111.如申请专利范围第76项所述之方法,其中该第一蚀刻程序,相对于该蚀刻停止层,比起该第二蚀刻程序技术,系具有较高的选择性。112.如申请专利范围第77项所述之方法,尚包括步骤:将该第二绝缘层抛光,而对该等导电布线和第二绝缘层,进行平面处理。113.如申请专利范围第78项所述之方法,其之抛光步骤,系利用化机抛光平面技术所完成。114.如申请专利范围第78项所述之方法,其中该导电材料,系包括选自由铝、钨、铜和其合金,附加或不附加某种黏合剂/障壁层组成之群的某种金属。(8)如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第一开口系完全穿过该蚀刻停止层,直至该第一绝缘层为止,以及其中该第二开口,系具有斜进之壁。(9)如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第一开口并未完全穿过该蚀刻停止层,以及其中该第二开口,具有大致呈垂直之壁。图示简单说明:第1(a)至1(b)图,系用以显示先存技艺半导体基质,形成导电管道和导电布线之系列横断面图;第2(a)至2(e)图,系用以描述利用单一镶嵌技术,形成先存技艺式结构之系列横断面图;第3图系用以描述重复上述单一镶嵌技术之动作,制成先存技艺式半导体基质;第4(a)至4(c)图,系用以描述利用双重镶嵌技术,形成先存技艺式结构之系列横断面图;第5(a)至5(c)图,系具有依本发明之一实施例所形成之导电管道和导电布线的半导体装置的系列横断面图;第6(a)至6(c)图,系具有依本发明之另一特征所形成之导电管道和导电布线的半导体装置的系列横断面图;第7(a)至7(b)图,系具有依本发明之一另实施例所形成之导电管道和导电布线的半导体装置的系列横断面图;第8(a)至8(g)图,系具有依本发明之一另实施例所形成之导电管道和导电布线的半导体装置的系列横断面图;
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